基于Arduino单片机的激光雕刻机设计.doc

摘要:激光雕刻技术频繁的使用于工业，支持着工业技术的进步，在电子技术发达的今天激光加工在潜移默化的改变传统产业的生产方式。非接触和低噪音的特点使激光雕刻在众多生产工具中脱颖而出，加工非金属材料得心应手，服装、广告等产业如今也离不开激光雕刻。

国外的工业技术发展得较早，工业控制技术也比国内较为成熟，雕刻机技术也早就满足工业化生产，如今更是先进。查阅外国各种控制技术分析总结出本次设计的雕刻机方案，再结合国内生产需要进行设计。经过查阅总结，本设计采用Arduino单片机结合Arduino扩展板为主控器，电机选用电脑驱动自带滑台的42步进电机带动X和Y轴，激光头选用小功率紫色激光发射器。整体控制方式为主从式，由计算机上位软件发送G代码数据到单片机，单片机进行插补分析处理G代码，发送脉冲控制步进电机雕刻，实现实时雕刻功能。

本设计在设计成本和能量损耗上做了优化，实现功能的前提下比普通雕刻机有更多优势。

关键词：激光雕刻  Arduino单片机 42步进电机 G代码 插补算法

目录

摘要

Abstract

1  绪论-1

1.1  前言-1

1.2 设计背景-1

1.2.1激光加工概述-1

1.2.2激光雕刻机结构-2

2 系统方案设计-3

2.1雕刻机的控制-3

2.2  功能设计-4

2.3框架设计-4

2.3.1外形框架-4

2.3.2搭建框架和硬件-5

3硬件设计-6

3.1控制系统硬件设计-6

3.2 Arduino及扩展板-7

3.3电机及驱动系统设计-8

3.3.1步进电机及滑台-8

3.3.2电机驱动模块-8

3.4激光及驱动系统设计-10

4软件设计与开发-11

4.1控制系统软件的总体设计-11

4.1.1 Arduino开发环境-11

4.1.2控制系统软件总流程-11

4.2 G代码解析-12

4.2.1 G代码简介-12

4.2.2 G代码解析-13

4.3 插补控制模块-14

4.3.1 逐点比较插补算法-14

4.3.2 直线插补-16

4.3.3 圆弧插补-17

4.4 电机控制模块-18

4.5上位机软件-18

4.5.1 图形转G代码-18

4.5.2 G代码发送-19

5雕刻机系统测试-21

5.1功能参数-21

5.1.1 脉冲当量-21

5.1.2 进给速率-21

5.1.3 加工面积-22

5.2激光雕刻机测试-22

5.2.1 测试步骤-22

5.2.2 测试结果-22

结  论-24

参考文献-25

致   谢-27